JPH11123751A

JPH11123751A - リサイクル材層を有する多層積層成形体の製造方法

Info

Publication number: JPH11123751A
Application number: JP9291410A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Minowa; 一彦簑輪; Mamoru Nagai; 守永井; Masamitsu Yamauchi; 将満山内
Original assignee: MONTELL JPO KK
Current assignee: MONTELL JPO KK
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 1999-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】リサイクル材の流動抵抗が大きくても安定し
て適用できる上に、各層の厚み制御が容易なリサイクル
材層を有する多層積層成形体の製造方法。【解決手段】複数の可塑化ユニット１２，２２のうち
の少なくとも１つにリサイクル材を投入し、他の可塑化
ユニットにスキン層用熱可塑性樹脂を投入し、これらを
共押出ししてなる溶融多層体を金型に供給し、成形す
る。射出成形やサンドイッチ成形と異なり、押し出す際
の樹脂圧力が格段に低いことから、塗料、繊維屑、オレ
フィン系樹脂以外の樹脂などが混入したリサイクル材や
粘度の高いリサイクル材であっても容易に安定して押出
すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多層積層成形体の製
造方法において、その多層積層成形体の内の少なくとも
１層を熱可塑性樹脂を再利用したリサイクル材層とした
ものに関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂製品はきわめて広範囲にかつ多量に
利用されているが、環境問題若しくはコストダウン等の
点から、使用済みの樹脂製品または成形時に生じるバリ
等の再利用、所謂リサイクルが重要視されている。中で
も、オレフィン系樹脂はリサイクル化が比較的容易であ
ることから、注目されており、特にリサイクルの要請の
高い自動車分野ではオレフィン系樹脂製の部品が多く使
用されている。しかし、市場回収された樹脂製品または
製造工程内で生じたリサイクル材は、未使用の生原料と
比べて、品質が劣化していたり不純物を含有している等
の為、そのまま使用すると、外観不良や物性不良が生じ
やすい。そこで、リサイクル材を用い、直接、形状を有
する製品を賦形する成形技術の一つとして、サンドイッ
チ成形により、生原料からなるスキン層とリサイクル材
層とからなる多層積層成形体とすることにより、対処さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、樹脂製品は
用途に応じて種々の樹脂が用いられ、また、各種の樹脂
の積層品、さらには種々の充填材が混合されて使用され
ていることが多く、例えば、一口にオレフィン系樹脂の
リサイクル材と称しても、高粘度のオレフィン系樹脂や
塗料（塗膜）、ガラス繊維、ポリエステル繊維やナイロ
ン繊維などの繊維、オレフィン系樹脂以外の熱可塑性樹
脂が混入していることが多いのが現状である。その為、
このような組成からなるリサイクル材は概して流動抵抗
が大きいものである。一方、射出成形ならびに射出成形
技術を基礎とするサンドイッチ成形は、狭い流動路を経
て樹脂を高圧で押し出して成形する技術であるので、こ
れらの成形方法に流動抵抗が大きいリサイクル材を適用
すると、成形不能になったり、また成形できたとしても
成形不良が多発し易く、使用できるリサイクル材には制
約があり、リサイクル化の促進は困難であった。また、
サンドイッチ成形の場合は、層厚み構成の制御、特にス
キン層厚みの薄肉化は困難であり、生原料の使用量を減
らすことができず、コストダウンを図り難い上に、リサ
イクル材の再利用割合を高めることができないでいた。

【０００４】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、リサイクル材の流動抵抗が大きくても安定し
て適用できる上に、各層の厚み制御が容易なリサイクル
材層を有する多層積層成形体の製造方法を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の多層積層成形体
の製造方法は、複数の可塑化ユニットのうちの少なくと
も１つにリサイクル材を投入し、他の可塑化ユニットに
スキン層用熱可塑性樹脂を投入し、これらを共押出しし
てなる溶融多層体を金型に供給し、成形することを特徴
とするものである。ここで、スキン層用熱可塑性樹脂
は、オレフィン系樹脂またはオレフィン系樹脂と相溶性
のある熱可塑性樹脂であり、リサイクル材がオレフィン
系樹脂を主成分としたものであることが望ましい。ま
た、金型に予め表皮材を配備し、成形体表面の少なくと
も一部に表皮材を設けることもできる。また、オレフィ
ン系樹脂またはオレフィン系樹脂と相溶性のある熱可塑
性樹脂としては、オレフィン系熱可塑性エラストマーま
たはスチレン−α−オレフィンブロック共重合体が望ま
しい。さらに、リサイクル材として、樹脂成形品を粉砕
した粉体を可塑化ユニットにそのまま投入することがで
きる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳説する。本発明
の製造方法で得られる成形体は、多層積層成形体であっ
て、その内の少なくとも１層がリサイクル材からなり、
非リサイクル材からなる新規の樹脂材料からなる層（こ
れをスキン層と呼ぶ）を少なくとも１層有するものであ
る。すなわち、多層積層成形体は少なくとも２層構成の
もので、３層もしくはそれ以上の層数からなるものであ
ってもよく、層数に応じて、リサイクル材層およびスキ
ン層が２層またはそれ以上の層数からなる。したがっ
て、３層以上の多層構成にあっては、スキン層が表面に
露出しない層構成の場合もあり得る。

【０００７】スキン層用熱可塑性樹脂は、用途に応じた
各種の熱可塑性樹脂が用いられるが、オレフィン系樹脂
またはオレフィン系樹脂と相溶性の良好な熱可塑性樹脂
が望ましい。そのようなオレフィン系樹脂としては、例
えば、エチレン系樹脂、プロピレン系樹脂およびそれら
の混合物などが挙げられる。エチレン系樹脂としては中
低圧法で製造される高密度ポリエチレン、α−オレフィ
ンとの共重合体や高圧法で製造される低密度ポリエチレ
ン、各種モノマーとの共重合体（例えばエチレン−酢酸
ビニルなど）などが挙げられる。プロピレン系樹脂とし
てはプロピレン単独重合体、プロピレン−α−オレフィ
ンランダム共重合体、プロピレン単独重合体またはプロ
ピレン−α−オレフィンランダム共重合体にエチレン−
プロピレン共重合体ゴムを混合した耐衝撃性ポリプロピ
レンやプロピレン系熱可塑性エラストマーなどが挙げら
れる。オレフィン系樹脂と相溶性のある熱可塑性樹脂と
しては、スチレン−α−オレフィンブロック共重合体が
挙げられ、スチレン−ブタジエンブロック共重合体やス
チレン−イソプレンブロック共重合体の水素添加物等を
例示できる。得られる成形体の表面にしぼ模様などを付
して外観特性を向上させる場合には、オレフィン系（特
にプロピレン系）熱可塑性エラストマーやスチレン−α
−オレフィンブロック共重合体やそれらの混合物が好ま
しい。このようなエラストマー等であると、金型からの
転写性を高めることができる。また、成形体の表面への
チャージマークの発生を抑制することもできる。スキン
層用熱可塑性樹脂は１種類でも２種類以上を混合して用
いることができる。また、タルク、ガラスファイバー、
木粉等の充填材が混合されたものも用いることができ
る。必要に応じて、一般に使われている安定剤、難燃化
剤、加工性改良剤、滑剤、帯電防止剤、酸化防止剤、紫
外線吸収剤、着色剤、顔料などの添加剤を添加してもよ
い。また、軽量化のため発抱剤を用いてもよい。スキン
層用熱可塑性樹脂は、そのＭＦＲ（JIS K 6758に準拠し
て温度２３０℃、荷重２.１６ｋｇで測定）として広範
囲のものを適用することができるが、外観特性の点から
５g/10min以上であることが好ましく、２０〜１００g/1
0minであることがより好ましい。５g/10min未満では表
面にチャージマークが発生することがあるので好ましく
ない。

【０００８】本発明で使用するリサイクル材は、各種の
熱可塑性樹脂製品から得られるもので、なかでもオレフ
ィン系樹脂を主成分としたものが望ましい。そのような
ものとして、例えば、自動車用各種樹脂部品、具体的に
は、ポリプロピレン系バンパーの粉砕品、ポリエステル
不織布、ポリアミド不織布、プロピレン系熱可塑性エラ
ストマーの表皮層とプロピレン系樹脂やガラス繊維を含
有したプロピレン系樹脂の基材層とからなる内装部品の
粉砕品、表皮層にポリプロピレン系発泡層をクッション
層にポリプロピレン系樹脂を基材とした内装部品の粉砕
品、ポリエチレン単層またはポリアミドやエチレン−ビ
ニルアルコール共重合体などのバリア層を含んだ積層構
成のポリエチレン製ガソリンタンクまたはそのバリの粉
砕品などが挙げられる。リサイクル材には、物性調整の
ために、スキン層に用いられるオレフィン系樹脂やオレ
フィン系樹脂と相溶性の良好な熱可塑性樹脂を混合して
もよい。

【０００９】本発明の製造方法は所謂スタンピングモー
ルド成形法を利用するもので、その成形法に使用される
スタンピングモールド成形機の一例を図１，２に示す。
図示例のスタンピングモールド成形機では、可塑化ユニ
ット１２，２２を有する２台の押出機１０，２０が移動
機構３０上に設けられ、各押出機１０，２０の先端は結
合し、多層共押出し可能なダイスヘッド３２が設けられ
ている。本例では、一方の押出機１０の可塑化ユニット
１２にはそのホッパー１４からスキン層用熱可塑性樹脂
が投入され、他方の押出機２０の可塑化ユニット２２に
はそのホッパー２４からリサイクル材が投入される。可
塑化ユニット１２，２２のスクリューは例えば単軸タイ
プや２軸タイプが用いられ、その溝形状はフルフライト
タイプやダルメージなどの形状が用いられる。但し、リ
サイクル材が投入される可塑化ユニット２２でのスクリ
ューは２軸タイプ、溝形状はダルメージが好ましい。

【００１０】スキン層用熱可塑性樹脂からなるスキン層
と、リサイクル材からなるリサイクル材層との多層体を
共押出しするダイスヘッド３２には、例えば、多層Ｔダ
イスヘッドや多層円筒ダイスヘッドなどを適用できる。
また、押出機とダイスの間には、樹脂ダレを防ぐための
シャットオフを設けることが好ましい。さらに、ダイス
ヘッド３２の先端には、溶融多層体を切り落とすカッタ
ーを設けておくことが好ましい。移動機構３０は、数値
制御で、前後左右又はさらに上下に、即ち二次元又は三
次元に押出機１０，２０を一体に移動させるもので、前
進してダイスヘッド３２を金型間に挿入し、または後退
してダイスヘッド３２を金型間から抜出したり、また、
金型内の各位置にダイスヘッド３２を配置させて、ダイ
スヘッド３２から押し出される溶融状態の多層体を金型
の各位置に供給することができる。プレス成形機４０は
上金型４２と下金型４４とで圧縮成形するもので、ダイ
スヘッド３２から下金型４４上に供給された溶融多層体
を所定形状に成形する。

【００１１】このスタンピングモールド成形機により多
層積層成形体を得るには、可塑化ユニット１２のホッパ
ー１４にスキン層用熱可塑性樹脂を投入し、可塑化ユニ
ット２２のホッパー２４にリサイクル材を投入し、それ
ぞれ可塑化ユニット１２，２２にて所定の温度で十分に
可塑化し、所定量の樹脂を押し出し、ダイスヘッド３２
からスキン層用熱可塑性樹脂からなるスキン層とリサイ
クル材からなるリサイクル材層との２層積層体として共
押し出しする。このとき、図３に示すように、移動機構
３０により、開放されているプレス成形機４０の下金型
４４上をダイスヘッド３２が移動し、共押し出しされた
溶融多層体５０は、パターンチャージされる（尚、図３
においては、上金型等については省略した）。この際、
押出速度を移動機構の移動と連動して制御することによ
り、複雑な形状にも対応して成形体の厚さならびに各層
の厚さを自在に（例えば、部分的に）調整することがで
きる。尚、ダイスヘッドから押し出される溶融多層体
は、目的とする成形体に応じて、下金型４４と接触する
下側に、スキン層が位置してもリサイクル材層が位置し
ても良い。所定量の溶融多層体が供給し終えたら、移動
機構３０により、ダイスヘッド３２を金型間から抜出さ
せた後、上金型４２を下降させて圧縮成形を行なう。こ
うして、所定形状の多層積層成形体が得られる。

【００１２】尚、上述した例では、２台の押出機を用い
て２層構成に共押し出ししたが、本発明はこれに限られ
ず、３台もしくはそれ以上の押出機を用いて共押出しし
ても良い。また、必要に応じて、金型に予め表皮材を配
備しておき、成形体の表面の少なくとも一部にその表皮
材を設けることもできる。例えば、ポリエステル不織布
と発泡したポリプロピレンとからなるシート状の表皮材
や、軟質塩化ビニルと発泡したポリプロピレンとからな
るシート状の表皮材を下金型４４上に配備しておいて、
その表皮材上に溶融多層体を押し出して供給し、圧縮成
形により一体化したり、また、表皮材を上金型４２に配
備しておいて、下金型４４上に供給された溶融多層体と
圧縮成形することにより一体化することができる。この
際、表皮材は、必要に応じて、成形体の全面を覆うよう
にしてもよいし、一部のみに貼着するようにしてもよ
い。また、上述した例では、プレス成形機による圧縮成
形により多層体を成形したが、必ずしもそれに限られ
ず、真空成形等によって成形しても良い。

【００１３】本発明によれば、開放のダイスヘッドから
溶融樹脂を押し出すスタンピングモールド成形法を利用
するものなので、射出成形やサンドイッチ成形と異な
り、押し出す際の樹脂圧力が格段に低いことから、流動
抵抗が大きい樹脂組成物であっても安定して押し出すこ
とができる。その結果、塗料、繊維屑、オレフィン系樹
脂以外の樹脂などが混入したリサイクル材や粘度の高い
リサイクル材であっても容易に押出すことができ、従
来、再利用に適さなかったリサイクル材をも再使用する
ことが可能となる。また、リサイクル材の再利用におい
ては、従来、押出性能を高めるため、押出機の可塑化ユ
ニットへのリサイクル材の投入は、リサイクル材を粉砕
した後、溶融、ペレット化したものを用いなければなら
なかったが、本発明によれば、低い樹脂圧力で押出すこ
とができることから、必ずしもペレット化する必要がな
く、樹脂成形品を粉砕してなる粉体をそのまま押出機の
可塑化ユニットに投入して成形することができる。従っ
て、ペレット化工程を要しないので、製造工程の簡素化
ないしコストダウンを図ることができ、よりいっそうの
リサイクル化を促進することができる。また、本発明に
よれば、多層積層成形体の各層厚の制御が容易で、スキ
ン層の厚さを薄くすることができる。

【００１４】

【実施例】以下に実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。下記スキン層用熱可塑性樹脂とリサイクル材を使用
して後述するような成形を行なった。〔スキン層用熱可塑性樹脂〕Ａ−１：耐衝撃性ランダムポリプロピレンＭＦＲ；４５g/10min 日本ポリオレフィン（株）製「ＭＫ７１２Ｈ」Ａ−２：ランダムポリプロピレンＭＦＲ；３０g/10min 日本ポリオレフィン（株）製「ＭＤ７７０Ｈ」Ａ−３：プロピレン系熱可塑性エラストマーＭＦＲ；１０g/10min ショアＡ；７０日本ポリオレフィン（株）製「Ｐ３３２Ｇ」但し、ＭＦＲはJIS K 6758に準拠して温度２３０℃、荷
重２.１６ｋｇで測定した。

【００１５】〔リサイクル材〕Ｂ−１：多層ガソリンタンクのリサイクル材ＨＤＰＥとして超高分子量ポリエチレン（日本ポリオレ
フィン（株）製「４５５１Ｈ」）、変性ＰＥとして酸無
水物をグラフト変性したポリエチレン（日本ポリオレフ
ィン（株）製「ＥＲ４０５Ａ」）、バリア材として６−
Ｎｙｌｏｎ（東レ（株）製）を使用し、ＨＤＰＥ／変性
ＰＥ／バリア材／変性ＰＥ／ＨＤＰＥ＝１２００／５０
／１００／５０／１２００（μｍ）で構成された５層構
成のプラスチック製ガソリンタンクの４０メッシュ粉砕
品。Ｂ−２：自動車用ルーフライニングのリサイクル材ガラス繊維含有ポリプロピレン発泡基材に、ポリエステ
ルと６，６ナイロンの混紡不織布を積層したルーフライ
ニングの４０メッシュ粉砕品。Ｂ−３：自動車バンパーのリサイクル材塗膜の付いた状態のポリプロピレン製バンパーの４０メ
ッシュ粉砕品。Ｂ−４：ドアトリムのリサイクル材ポリプロピレン基材にポリプロピレン系熱可塑性エラス
トマー／発泡ＰＰ（東レＰＥＦ）を積層したドアトリム
の４０メッシュ粉砕品。

【００１６】［実施例１］スキン層用熱可塑性樹脂に耐
衝撃性ランダムポリプロピレン（Ａ−１）、リサイクル
材に多層ガソリンタンクのリサイクル材（Ｂ−１）を用
い、図１に示す多層スタンピングモールド成形機を用い
て成形した。用いた多層スタンピングモールド成形機
（高橋精機工業所製「ＦＳＭ４５０」）は、移動機構上
に設置された口径７５ｍｍφの２台の可塑化ユニット１
２，２２の先端に多層共押出し可能な幅５００ｍｍのダ
イスヘッド３２を有する樹脂供給装置と、加圧力４５０
トンの油圧式プレス装置とからなる。但し、スキン層の
目標厚さを０.５ｍｍとしてＴダイのスキン層リップ厚
みは０.７ｍｍに設定し、またリサイクル材層リップ厚
みを２.３ｍｍに設定した。プレス成形機には５００×
６００ｍｍ角、２.５ｍｍ厚み設定の平板型を使用し
た。ダイスヘッド３２からスキン層とリサイクル材層か
らなる２層構成の溶融状態の多層体を金型上に供給し、
加圧賦形することで多層積層成形体を得た。この際、供
給時の樹脂圧力をＴダイス手前に取り付けた樹脂圧力セ
ンサーで測定し、また、得られた多層積層成形体のスキ
ン層とリサイクル材層の厚みを数箇所で測定し、平均値
を求めた。また、下金型にしぼ模様を形成しておき、成
形体への転写性を評価した。転写性の良好なものを○、
極めて良好なものを◎とした。各測定、評価結果を表１
に示す。［実施例２〜４］スキン層用熱可塑性樹脂およびリサイ
クル材を表１に示す組合せのものとしたこと以外は実施
例１と同様にして多層積層成形体を得た。

【００１７】［比較例１］スキン層用熱可塑性樹脂とし
てプロピレン系熱可塑性エラストマー（Ａ−３）、リサ
イクル材に多層ガソリンタンクのリサイクル材（Ｂ−
１）を用いてサンドイッチ成形を行なった。サンドイッ
チ成形には、２台の可塑化ユニットで構成されたサンド
イッチ成形機（東芝機械（株）製「ＩＳＯ３５０Ｆ
Ｂ」）を用い、底面２００×２００ｍｍ、高さ５０ｍ
ｍ、厚み２.５ｍｍ箱型を使用した。スキン層用熱可塑
性樹脂とリサイクル材の計量値の比を１：４の条件で、
まずスキン層用熱可塑性樹脂を射出し、次いでリサイク
ル材を射出成形した。［比較例２］比較例１と同様に、サンドイッチ成形機を
用い、またスキン層用熱可塑性樹脂にプロピレン系熱可
塑性エラストマー（Ａ−３）、リサイクル材に自動車バ
ンパーのリサイクル材（Ｂ−３）を用い、スキン層用熱
可塑性樹脂とリサイクル材の計量値の比を１：４の条件
で、まずスキン層用熱可塑性樹脂を射出し、次いでリサ
イクル材を射出成形した。［比較例３］サンドイッチ成形機を用い、スキン層用熱
可塑性樹脂にプロピレン系熱可塑性エラストマー（Ａ−
３）、リサイクル材に自動車バンパーのリサイクル材
（Ｂ−３）を用い、射出速度、射出圧力などの射出条件
を調整して最低計量値でスキン層がリサイクル材層全体
を覆う条件で射出成形した。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１からも明らかなように、実施例１〜４
であると、供給時の樹脂圧力が小さいことから成形機へ
の負荷が小さく、成形安定性が良好であった。また、多
層成形体のスキン層はリサイクル層の表面全体を完全被
覆しており、またスキン層の薄さはほぼ目標値（０.５
ｍｍ）に達した。特に実施例３，４においては、転写性
もきわめて優れていた。しかしながら、比較例１におい
ては、樹脂圧力が過大となり型締め力が負けてフル充填
できずバリとショートショットが発生した。比較例２に
おいては、成形は可能であったが、リサイクル材がスキ
ン層を突き破り表面に露出してしまった。比較例３で
は、多層積層成形体を得ることはできたものの、スキン
層の厚みが１.５ｍｍとかなり厚肉となってしまった。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、射出成形やサンドイッ
チ成形と異なり、押し出す際の樹脂圧力が格段に低いこ
とから、塗料、繊維屑、オレフィン系樹脂以外の樹脂な
どが混入したリサイクル材や粘度の高いリサイクル材で
あっても容易に安定して押出すことができ、リサイクル
材の制約が小さく、従来、再利用に適さなかったリサイ
クル材をも再使用することが可能となり、汎用性が高
く、またリサイクル化を促進することができる。また、
リサイクル材をペレット化することなく、樹脂成形品を
粉砕してなる粉体をそのまま利用することもできるの
で、製造工程の簡素化ないしコストダウンを図ることが
でき、よりいっそうのリサイクル化を促進することがで
きる。また、本発明によれば、多層積層成形体の各層厚
の制御が容易で、スキン層の厚さを薄くすることがで
き、生原料の使用量を減らし、リサイクル材の再利用割
合を高めることができるので、コストダウンを図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】多層スタンピングモールド成形機の一例を示
す平面図である。

【図２】図１のII−II側面図である。

【図３】同多層スタンピングモールド成形機の作動時
を示す要部側面図である。

【符号の説明】

１０押出機１２可塑化ユニット２０押出機２２可塑化ユニット３２ダイスヘッド４０プレス成形機５０溶融多層体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 23:00 105:26 Ｂ２９Ｌ 9:00 (72)発明者山内将満神奈川県川崎市川崎区夜光二丁目３番２号モンテル・ジェイピーオー株式会社川崎研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の可塑化ユニットのうちの少なくと
も１つにリサイクル材を投入し、他の可塑化ユニットに
スキン層用熱可塑性樹脂を投入し、これらを共押出しし
てなる溶融多層体を金型に供給し、成形することを特徴
とする多層積層成形体の製造方法。
【請求項２】前記スキン層用熱可塑性樹脂が、オレフ
ィン系樹脂またはオレフィン系樹脂と相溶性のある熱可
塑性樹脂であり、前記リサイクル材がオレフィン系樹脂
を主成分としたものであることを特徴とする請求項１記
載の多層積層成形体の製造方法。
【請求項３】金型に予め表皮材を配備し、成形体表面
の少なくとも一部に表皮材を設けることを特徴とする請
求項１または２記載の多層積層成形体の製造方法。
【請求項４】前記オレフィン系樹脂またはオレフィン
系樹脂と相溶性のある熱可塑性樹脂が、オレフィン系熱
可塑性エラストマーまたはスチレン−α−オレフィンブ
ロック共重合体であることを特徴とする請求項２記載の
多層積層成形体の製造方法。
【請求項５】前記リサイクル材として、樹脂成形品を
粉砕した粉体を可塑化ユニットに投入することを特徴と
する請求項１〜４のいずれかに記載の多層積層成形体の
製造方法。